タイタンの大気は地球に似ている
 「タイタン」は土星にある60個以上の衛星の中の一番大きな衛星である。タイタンは太陽系にある衛星の中で唯一の地球の様な濃い大気が確認されている衛星で、生命体がいる可能性がとても高いと言われている。しかし、生命がいるとしても、地球型生物とはちがったタイプの生命になるらしい。いったいどんな生命だろうか?

 タイタンを包む濃い大気は、表面気圧は地球の1.5倍、大気の主成分は窒素 (97%) とメタン (2%) であることが計測されている。重力が大きく低温(分子の運動エネルギーが小さい)のため重力で大気(窒素分子)を引きとめておくことができていると考えられる。タイタンの表面重力は、1.35 m/s2と地球より小さいため、表面気圧は地球の1.5倍であるが、単位表面積あたりの大気量は地球の10倍に相当する。

 太陽系内の衛星で大気を持つものには木星の衛星イオや海王星の衛星トリトンなどが存在するが、タイタンほどに厚い大気を持つものはない。また、タイタンには地球によく似た地形や気象現象があるとされている。すなわち、液体メタンの雨が降り、メタンおよびエタンの川や湖が存在することが、近年のカッシーニ探査により確認された。

 今回、土星の衛星タイタンの湖は、従来考えられてきたメタンではなくエタンが主体であるという可能性がNASAから発表された。メタンの存在は一時的なものであり、数千万年のうちに枯渇するかもしれないという。探査機「カッシーニ」の数年間の観測によれば、雨として降る量が少ない割に湖の大きさにほとんど変化が見られない。したがってその主体はメタンよりも蒸発しにくいエタンではないかという。(NASA)


 タイタンの湖、メタンではなくエタンが主体の可能性
 4月29日に衝(太陽―地球―惑星が一直線に並ぶこと)をむかえ、一晩中見えて観察の好期となる土星。その周囲を回る衛星のうち最大のタイタンには、地球に見られる水の循環と同じように、メタンを主体とする炭化水素の循環が存在する。土星の衛星タイタンの湖は、従来考えられてきたメタンではなくエタンが主体であるという可能性が発表された。メタンの存在は一時的なものであり、数千万年のうちに枯渇するかもしれないという。

 「カッシーニ」がとらえたタイタンの湖には、地球上の湖の名前がつけられている。日本の十和田湖から名付けられた「Towada湖」も存在する。

 しかし地表に多数見られる液体の炭化水素の湖の主体は従来考えられていたようなメタンではなく、別の炭化水素であるエタンであるという可能性が出てきた。探査機「カッシーニ」の数年間の観測によれば、雨として降る量が少ない割に湖の大きさにほとんど変化が見られない。したがってその主体はメタンよりも蒸発しにくいエタンではないか、というのだ。

 NASAのChristophe Sotinさんらはタイタンにおける炭化水素の循環量について分析し、現在タイタンに見られるメタンは太古の昔に天体衝突か火山活動によって天体内部から一気に噴出したものの名残りにすぎないという可能性を示している。Sotinさんらの説によれば、メタンは大気上層で太陽光を受けてエタンなどに変化することでじょじょに失われ、数千万年で枯渇するかもしれないということだ。(2013年4月17日 NASA)


 「タイタン」の大気どこから?
 太陽系の惑星の衛星に大気を持つものはいくつかあるが、タイタンほどハッキリとしたものはなく、なぜタイタンにぶ厚い大気があるのかは謎とされてきた。タイタンには地球と同様、窒素が主成分の大気がある。地球の窒素は、高温だった地球の熱がアンモニアを分解してできたが、タイタンの地表はマイナス180度と低温なため、形成過程がわからなかった。

 東京大学の関根康人助教(惑星科学)らは、大気が生じたのは40億年前に巨大な隕石が衝突したためだという研究成果をまとめた。タイタンにだけ大気があるのは、隕石衝突によって地表のアンモニアを含む氷が解けて窒素ができたと想定、レーザーによる実験とコンピューターシミュレーションで、この想定の合理性を確かめた。5月8日付の英科学誌「ネイチャージオサイエンス」電子版に論文が掲載された。

 地球では、星の形成時の高温で、アンモニアから窒素が生成したとされる。ところがタイタンは過去に高温になっておらず、アンモニアがあっても同じ仕組みでは窒素は生じない。一方これまでの研究で、月の地表の分析から、40億年前に太陽系内で多数の巨大隕石が生じ、惑星や衛星に何度も衝突した可能性が高いことが分かっている。このため関根助教は、隕石衝突時に窒素が生じたのではないかと考えた。

 実証のため、タイタンの地表に似せたアンモニアを含む氷に、レーザーを使って金の合金をぶつける実験装置を開発。隕石の衝突速度に近いと考えられる秒速10キロでぶつけると、ほぼ100%のアンモニアが窒素に変わった。関根助教は「タイタンでは、地球とは異なる仕組みで大気が生じ、他の星より(窒素が気体として存在できる)温度の条件が整っていたので大気の状態で残ったのだろう」と話している。(毎日新聞 2011年5月9日)


参考HP Wikipedia:タイタン アストロアーツ:タイタンの湖、メタンではなくエタンが主成分の可能性


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